几种钙钛矿氧化物的发光、电学和磁学性能研究

发布时间：2017-09-20 15:39

  本文关键词：几种钙钛矿氧化物的发光、电学和磁学性能研究

  更多相关文章： 钙钛矿氧化物 光致发光 电性质 相转变 水热法 磁性

【摘要】：钙钛矿氧化物具有非常丰富的物理性质,如铁电性、压电性和磁性等,这些物理性质使得钙钛矿氧化物成为近年来物理学研究的热点之一。本文研究了不同浓度的Er3‘离子掺杂和温度对于0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3(BNT-6BT:xEr,0≤x≤0.02多功能陶瓷的结构、形貌、光致发光性能、压电性能和铁电性能的影响。实验结果表明,当Er3+离子掺杂的浓度达到x=0.0075时,BNT-6BT:xEr陶瓷在绿光(550 nm)处的发光强度达到最大值,当x0.02时,极化后陶瓷样品的绿光发光强度弱于未极化的陶瓷样品,当x=0.02时,极化后的陶瓷绿光的发光强度变强；随着Er3+离子的掺入,降低了BNT-6BT:xEr陶瓷的铁电-弛豫转变温度(TF.R)和退极化温度(Td),减弱了其铁电性能,进而减弱其压电性能,其TF-R从76°C(x=0)降低至46°C@=0.02)；并且,随着x值的增加,BNT-6BT:xEr陶瓷的压电性能和铁电性能都有所减弱,但是,适量的Er3+离子掺杂,使BNT-6BT:xEr陶瓷能够同时具备良好的光致发光性能和电学性能,从而能够应用于集优良的光学和电学性质的多功能器件中。本文通过采用水热反应法制备了单相的BiFeO3和Bi2Fe409材料,,并进一步研究了BiFeO3和Bi2Fe409的制备条件、相纯度,形貌以及磁性之间的关系。实验结果表明：所制备的BiFeO3呈无规则形状,其晶粒～5.0 um,而Bi2Fe4O9则呈长约500 nm,厚度为55 nm的薄片状；BiFeO3和Bi2Fe409中Bi离子和Fe离子都是+3价；BiFeO3在低温下呈现出弱铁磁行为,在10 K下,外磁场加至20kOe时,最大磁化强度和剩余磁化强度分别为0.13 emu/g和0.004 emu/g;而在10-300K时,Bi2Fe4O9则呈现出反铁磁行为。BiFeO3的Tf为～125 K,当温度从300 K逐渐降低至Tf时,BiFeO3表现出一定的抗磁性,从低温到Tf处,则表现出典型的自旋玻璃态行为,Bi2Fe4O9的TN温度大概在250 K附近。本文探索研究了不同浓度的Cr2O3掺杂,对0.71BiFeO3-0.29BaTiO3陶瓷的结构和铁电性能的影响。研究发现,0.71BiFeO3-0.29BaTiO3陶瓷随着Cr2O3的掺入,陶瓷的晶粒尺寸明显变小了,但其晶体结构仍然是钙钛矿结构；同时,随着x的增加,0.71 BiFeO3-0.29BaTiO3:xCr2O3(0≤x≤0.025)陶瓷的铁电性能有所减弱。
【关键词】：钙钛矿氧化物 光致发光 电性质 相转变 水热法 磁性
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 钙钛矿结构氧化物简介11-15
• 1.1.1 钙钛矿结构概述11-13
• 1.1.2 钙钛矿结构氧化物的物理性质13-15
• 1.2 光致发光和稀土发光材料15-16
• 1.3 几种典型的钙钛矿材料16-18
• 1.3.1 Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基无铅压电材料16-17
• 1.3.2 BiFeO_3和Bi_2Fe_4O_9磁性材料17
• 1.3.3 (1-x)BiFeO_3-xBaTiO_3基无铅压电陶瓷17-18
• 1.4 本论文的工作18-19
• 参考文献19-23
• 第二章 实验及测试方法23-31
• 2.1 实验主要原料23
• 2.2 材料合成制备工艺23-26
• 2.2.1 固相法制备无铅压电陶瓷23-26
• 2.2.2 水热法制备BiFeO_3和Bi_2Fe_4O_9材料26
• 2.3 结构表征和性能测试26-29
• 2.3.1 物相结构分析26
• 2.3.2 显微结构分析26-27
• 2.3.3 压电性能测试分析27
• 2.3.4 铁电性能测试分析27
• 2.3.5 介电温谱测试分析27-28
• 2.3.6 样品光致发光性能测试28
• 2.3.7 X射线光电子能谱测试28
• 2.3.8 磁性测试28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 参考文献30-31
• 第三章 0.94Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-0.06BaTiO_3：xEr(BNT-6BT：xEr)多功能陶瓷的制备和性能研究31-49
• 3.1 引言31-33
• 3.2 BNT-6BT：xEr陶瓷的制备、表征和性能测试33-34
• 3.2.1 BNT-6BT：xEr陶瓷样品的制备33
• 3.2.2 BNT-6BT：xEr陶瓷的表征和性能测试33-34
• 3.3 实验数据分析34-46
• 3.3.1 XRD图谱分析34
• 3.3.2 SEM图谱分析34-36
• 3.3.3 光致发光性能测试分析36-38
• 3.3.4 BNT-6BT：xEr陶瓷的介电温谱测试分析38-40
• 3.3.5 BNT-6BT：xEr陶瓷的压电性能测试分析40
• 3.3.6 BNT-6BT：xEr陶瓷的铁电性能测试分析40-43
• 3.3.7 BNT-6BT：xEr(x=0.0075)陶瓷的变温压电、铁电性能测试分析43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 参考文献47-49
• 第四章 BiFeO_3和Bi_2Fe_4O_9材料的制备和性能研究49-57
• 4.1 引言49-50
• 4.2 BiFeO_3和Bi_2Fe_4O_9材料的制备、表征和性能测试50-51
• 4.2.1 实验用化学药品50
• 4.2.2 水热法制备BiFeO_3和Bi_2Fe_4O_9材料50-51
• 4.2.3 BiFeO_3和Bi_2Fe_4O_9材料的表征和性能测试51
• 4.3 实验数据分析51-55
• 4.3.1 XRD图谱分析51-52
• 4.3.2 SEM图谱分析52-53
• 4.3.3 XPS图谱分析53-54
• 4.3.4 磁性数据分析54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 参考文献56-57
• 第五章 0.71BiFeO_3-0.29BaTiO_3：xCr_2O_3(BF-29BT：xCr_2O_3)压电陶瓷的制备和性能研究57-65
• 5.1 引言57-58
• 5.2 BF-29BT：xCr_2O_3陶瓷的制备、表征和性能测试58-59
• 5.2.1 BF-29BT：xCr_2O_3陶瓷的制备59
• 5.2.2 BF-29BT：xCr_2O_3陶瓷的表征和性能测试59
• 5.3 实验数据分析59-62
• 5.3.1 XRD图谱分析59-60
• 5.3.2 SEM图谱分析60
• 5.3.3 铁电性能测试分析60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 参考文献63-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 硕士期间发表文章67-69
• 致谢69-70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曾佳;汪浩;朱满康;严辉;;钙钛矿氧化物的化学结构及其催化性能的研究进展[J];材料导报;2007年01期

2 韩红涛;唐有根;;氧电极催化剂钙钛矿氧化物的制备及催化性能[J];电源技术;2006年06期

3 钟肇晖,侯文华,丁维平,陈懿,陈晓源,朱永元,闵乃本;正戊胺插层的层状钙钛矿氧化物[J];科学通报;2000年21期

4 商景林;袁松柳;曹恒;王永强;尹诗岩;;失配因子σ~2对掺杂锰基钙钛矿氧化物输运性质的影响[J];中国稀土学报;2006年05期

5 魏宁;高艳阳;王金霞;彭慧慧;;硬脂酸法制备层状钙钛矿氧化物K_2La_2Ti_3O_(10)[J];化工中间体;2011年09期

6 吕惠宾;金奎娟;赵昆;何萌;刘国珍;邢杰;仇杰;杨国桢;;钙钛矿氧化物多功能p-n异质结的制备和特性研究[J];功能材料信息;2007年05期

7 马智,秦永宁,王士文,梁珍成,齐晓周;Ni系钙钛矿氧化物导电性及其CO氧化活性[J];无机化学学报;1997年04期

8 马文会,谢刚,陈书荣,张雄飞;未掺杂与Sr掺杂的LaMnO_3钙钛矿氧化物热力学计算(英文)[J];昆明理工大学学报(理工版);2002年01期

9 董汇泽;;掺杂双钙钛矿氧化物(Sr_(2-x)La_x)FeMoO_6的溶胶-凝胶法制备[J];青海大学学报(自然科学版);2005年06期

10 王海燕,张国,李丽,张新,袁福龙,付宏刚;低温燃烧法制备La_(1-x)Cs_xFeO_3复合氧化物及其贫燃条件下对NO催化净化的活性与机理[J];黑龙江大学自然科学学报;2005年01期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 何洪;刘美;戴洪兴;邱文革;訾学红;;纳米LaCoO_3钙钛矿氧化物的低温合成[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年

2 张利文;张胤;王强;张乐;吕宁;孙凯;郭海军;李昭进;王明;;钙钛矿氧化物Eu_(1-x)Sr_xCoO_(3-δ)的结构和性能[A];第十三届（2009年）冶金反应工程学会议论文集[C];2009年

3 蒋丽珍;徐象繁;许祝安;;La_(1-x)Sr_xCoO_3(0.1≤X≤0.5)的结构和输运性质研究[A];2005年中国固体科学与新材料学术研讨会专辑[C];2005年

4 蒋丽珍;徐象繁;许祝安;葛洪良;吴琼;;钙钛矿氧化物La_(1-x)Sr_xCoO_3的磁性质[A];2005年中国固体科学与新材料学术研讨会专辑[C];2005年

5 徐俊峰;刘坚;赵震;张桂臻;段爱军;姜桂元;;羧基表面改性PMMA微球及三维有序大孔钙钛矿氧化物催化剂的制备[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 胡士奇;多重价态锰钙钛矿氧化物的电输运性质及机理研究[D];吉林大学;2010年

2 刘畅;新型Na掺杂双钙钛矿氧化物的制备与性质研究[D];吉林大学;2010年

3 黄科科;三重价态锰钙钛矿氧化物与原子尺寸p-n结性能研究[D];吉林大学;2007年

4 钱彦;压力对几种钙钛矿氧化物功能材料光电性质等物性影响的研究[D];南京理工大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 卢凡亮;La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3钙钛矿氧化物作为锂空气电池催化剂的设计与改性研究[D];苏州大学;2015年

2 焦龙;几种钙钛矿氧化物陶瓷和薄膜超晶格的制备与物性研究[D];南京大学;2014年

3 张慧敏;钙钛矿氧化物异质结的第一性原理研究[D];东南大学;2015年

4 胡斌;几种钙钛矿氧化物的发光、电学和磁学性能研究[D];南京大学;2016年

5 魏宁;层状钙钛矿氧化物的插层研究[D];中北大学;2012年

6 王萌;钙钛矿氧化物超晶格的制备与电磁性能研究[D];中国科学技术大学;2014年

7 商景林;具有非化学计量和不同A-位尺寸的ABO_3型Mn基钙钛矿氧化物的制备及物性[D];华中科技大学;2006年

8 徐洪芳;双钙钛矿氧化物体系的结构和磁性[D];扬州大学;2008年

9 潮洛蒙;钙钛矿氧化物（La_（1-x）Pr_x）_（0.6）Sr_（0.4）Co_（0.8）Fe_（0.2）O_（3-δ）的微结构与氧化学扩散性能的研究[D];内蒙古大学;2009年

10 范厚刚;稀土钙钛矿氧化物La_（1-x）Nd_xNiO_3材料的合成及结构研究[D];长春理工大学;2004年

，

本文编号：888910